資源簡介

人體的能量供應
第二節 《人體細胞獲得氧氣的過程》教學設計
一、設計理念
本節課以外界空氣中的氧氣如何進入到組織細胞為主線，將肺通氣、肺的換氣、組織換氣等概念串聯。在強調初中生物課程標準中圍繞生物學重要概念來組織和開展教學的同時，通過自主學習、模型建構、類比推理等方式更為直接地傳遞較為抽象的生物學概念，使學生在深刻理解所學新概念的同時，鍛煉學生抽象邏輯思維能力，提高學生的建模意識，培養學生知識的遷移能力。而概念圖是本節課教學內容之間結構關系的另一種表現形式，它更加清晰地表現了肺通氣和呼吸運動，肺的換氣和氣體擴散等生物學術語之間的邏輯關系。因此，本節課以歸納概念圖的方式進行小結，幫助學生建立知識的圖式結構。
二、概念體系
本節教學中，三維目標的預設與達成、教學過程的設計與實施都要圍繞著本節的重要概念展開。本節內容涉及一個重要（上位）概念，但每一個上位概念的建設都涉及到次位概念。每個概念所在的位置表明其與其他概念的關系和地位。現將其總結如下：
上位概念：在循環系統的參與下，通過肺通氣、肺部氣體交換、組織細胞處氣體交換等過程，細胞獲得氧氣。
下位概念：
人體通過胸廓的擴大和縮小完成外界與肺泡之間的氣體交換。
肺泡與血液之間通過氣體擴散進行氧氣和二氧化碳的交換。
氧氣和二氧化碳在血液中運輸。
血液與細胞之間通過氣體擴散進行氧氣和二氧化碳的交換。
教材分析：
模塊分析：
本模塊是北師大版七年級下冊生物第4單元《生物圈中的人》的內容。教材以人的各種生命活動為主線展開，選取了人從生物圈中攝取營養物質，以滿足自身對物質和能量的需求；人吸收的營養物質需要通過循環系統運送到身體各組織、器官；人體產生的代謝廢物也需要通過循環系統、呼吸系統和泌尿系統等的協調活動排出體外；人的各種生命活動受神經系統和內分泌系統的調節等知識，主要闡明人體結構和功能相適應的關系。
章分析：
本章《人體的能量供應》以呼吸作用的實質為主線展開的，主要講述了食物中貯存的能量，人體吸入和呼出的氣體成分變化以及外界氣體進入組織細胞的全過程。本章內容對于學生理解細胞的呼吸作用以及人體吸入氧氣和排出二氧化碳的原理有著重要意義。本章的內容與其他章節有緊密的聯系。根據呼吸作用的概念，本章講述的有機物分解釋放能量的部分需要第八章《人體的營養》作為鋪墊。氣體在血液中的運輸則需要第九章《人體內的物質運輸》進行引導。而本章講述的呼吸作用產生二氧化碳和接下來的章節中講述的尿的排出、汗液的排出都屬于人體代謝廢物的排泄途徑。人體的各種活動又都需要受到神經系統和內分泌系統的的調節。因此，人體各個系統只有相互聯系、相互協調，才能完成生命活動。
節分析：
本節內容主要是《人體細胞獲得氧氣的過程》。是在學習了綠色植物呼吸作用、細胞呼吸作用、呼吸系統的結構和功能、肺是進行呼吸作用的主要場所等內容的基礎上進一步探究人體細胞與外界環境進行氣體交換的過程和原理。由于重點內容較多，邏輯性較強，因此分為兩個課時進行。本課時以呼吸運動的模型進行演示活動，將模型中的結構與胸廓的結構對應起來，通過模型演示呼吸運動，同時為后期“運動系統”的學習打下基礎。氣體進入肺泡后需要經過擴散才能運輸到血液中，本課時以清新劑的香味很快溢滿全屋為例，講解氣體擴散的原理，通過實例輔助教學，使抽象的過程變得更為直觀。
四、學情分析：
七年級的學生思維活躍且好動，并且有著很強的求知欲望，但思維發展水平處于形象思維往抽象思維過渡的階段，抽象思維較弱。對于“胸廓容積變化引起呼吸和吸氣”、“呼吸肌的收縮和舒張”等相關內容都難以理解。同時，由于該階段學生還未學習物理，對于有關體積與壓力的關系等物理知識的學習也具有一定的難度和挑戰。因此，在教學中需要盡可能運用多種手段將教學內容形象直觀化。學生在之前的學習過程中，已明白生物結構與功能相適應的特點，所以可以通過實例使學生明確呼吸系統對人體健康的重要性。
五、教學目標：
知識目標：
1、從模型入手嘗試解釋并概述呼吸與胸廓容積變化的關系。
2、說出呼吸時胸廓容積變化的原因。
3、描述肺泡與血液之間、血液與組織細胞之間氣體交換的過程。
4、概述氣體在血液中的運輸。
能力目標：
通過閱讀和觀察，了解胸廓、呼吸運動等名詞，形成自主學習能力、空間思維能力和語言表達能力；
通過呼吸運動的模型進行模擬實驗，探究呼吸運動，多角度理解呼吸的過程和原理。培養觀察能力、分析問題能力和形象思維能力。
3、通過小組合作探究，進行類比推理，提高自主合作、探究學習的能力和知識遷移能力。
情感態度與價值觀：
1、通過自主探究和類比推理，體驗科學探究過程和科學思維過程。
2、認同體育鍛煉能加強呼吸功能，滲透適量進行體育鍛煉的意識。
六、教學重點和難點：
1、教學重點：（1）呼吸運動實現肺通氣的原因。
（2）肺泡與血液之間、血液與組織細胞之間氣體交換的過程。
2、教學難點：呼吸與胸廓容積變化的關系及原理。
七、教學設計思路：
本節課的導入以學生感受教室內花露水的香味開展，讓學生回憶之前所學習的呼吸道組成的內容，通過一系列問題串導出肺通氣的概念。對于胸廓的結構，學生可以通過自學完成，因此課堂上讓學生自主閱讀課本相關文字，閱讀過程中思考問題，并完成相應練習，培養學生自主學習的能力。教師通過提問、學生集體回答的方式對學生自主學習的內容進行鞏固和糾正。由于本節課的重要概念較為抽象，在教學中首先采用膈肌舒縮模型來演示膈運動引起胸廓容積變化，通過模型的仿真模擬使學生能夠直觀地感受實驗結果，更好地理解重要概念，同時培養學生知識的遷移能力，提高學生建模意識。其次，以注射器作為小組活動的材料，讓學生通過切身感受了解體積與壓力的變化，從而了解胸廓容積的變化引起呼吸，突破重難點。對于氣體擴散的原理，本節課采用類比推理的方法，以教師在教室前排噴灑花落水，后排同學開始聞不到香味，過一段時間可以聞到為例，總結出氣體總是從濃度高向濃度低的方向擴散。類比推理氧氣和二氧化碳在肺泡和毛細血管間、毛細血管間與組織細胞間的擴散方向從而培養學生知識遷移能力。最后，本節課以概念圖的方式讓學生總結本節課的重要概念，幫助學生建立知識的圖式結構。
八、教學方法：
1、教法：情景教學法、啟發式教學、類比推理法、模型建構
2、學法：自主學習法、合作探究法
九、課前準備：
教師準備：膈運動引起胸廓容積改變的模型；真空注射器；花露水；多媒體課件；導學案
學生準備：課本、筆
課時：一課時
十、教學過程：
教學步驟 教師活動 學生活動 設計意圖
創設情景，導入新課 講授新知識 一、肺通氣 呼吸時胸廓的變化 呼吸運動引起肺通氣 胸廓變化的原因 肺的換氣 氣體在血液中的運輸 組織的換氣 教師在學生走進教室時，對教室門口噴灑適量花露水，使學生能夠聞到香味。待學生回到座位安靜后提問： 同學們在走進教室時是否能夠聞到一股清香撲鼻而來？ 為什么我們能夠感受到空氣中彌漫著的氣味是香味？ 呼吸道的成員中除了“鼻”還有誰？ 肺是呼吸道的成員嗎？ 肺作為氣體交換的主要場所有哪些特點是與它的功能相適應的呢？ 通過一系列的問題串，引入課題。 肺泡與外界之間的氣體交換就是肺通氣，也就是呼吸。 設置疑問：肺通氣是怎樣完成的呢？ 請學生閱讀課本第54-55頁關于胸廓的結構和呼吸運動實現肺通氣的相關內容，思考： 1）、了解胸廓、呼吸運動等名詞。 2）、肺通氣（呼吸）是怎樣實現的。 并完成導學案相應內容。 教師通過PPT展示胸廓的結構，并講解胸廓由脊柱、肋骨、胸骨及肋間肌構成。 講解過程中，將胸廓比喻為足球，用形象生動的語言描述足球的足球壁相當于胸廓和膈，足球內部的空間就相當于胸廓和膈形成的封閉腔室---胸腔。而肺就位于胸腔中。 教師設置疑問：呼吸時肋骨如何運動的呢？ 指導學生深呼吸，將雙手放在胸兩側肋骨的位置上，感受呼吸時胸廓的變化。 教師引導學生自己總結： 當吸氣時，肋骨向上向外運動，胸廓擴大； 當呼氣時，肋骨向下向內運動，胸廓縮小。 設疑問:肋骨能自己運動嗎？需要靠誰的遷移？ 我們在感受呼吸時，吸氣更輕松還是呼氣更輕松？ 并通過相應的圖片引導學生總結： 吸氣時，肋間外肌收縮，膈頂下降，膈 肌收縮 ,胸廓擴大。 呼氣時，肋間外肌舒張，膈頂上升，膈 肌舒張 ,胸廓縮小。 教師總結：胸廓擴大和縮小的運動就叫做呼吸運動。 教師以手中的氣球為例子，氣球有一個口與大氣相通，但外界的氣體不能自己進入到氣球中使氣球脹大，它需要一個動力，才能使得氣體進入氣球內部。我們人體也是一樣，氣體不能主動進入肺部，需要動力才能使氣體進入肺泡，這個動力來自于胸廓的擴大和縮小。 模型：膈肌舒縮模型 設疑問： 1、模型各個部分分別代表胸廓的哪些結構？ 2、是胸廓的擴大導致吸氣or吸氣導致胸廓擴大？ 得出結論：胸廓擴大導致吸氣 胸廓變化影響呼吸舉例： 人工呼吸中臥壓胸法通過有規律的按壓胸部引起病人自主呼吸。 游泳時，身體進入水中會感覺呼吸困難。 設置疑問：外界的氣體是如何進入肺部？ 活動設計： 探究體積與壓力的關系 活動內容：以相鄰的兩名同學為一個小組，同學甲將注射器的活塞向外拉，使得空筒內容有一定的體積。同學乙用手指堵住注射器乳頭。同時，同學甲用力將活塞往里推，推到推不動再放手，感受活塞的運動方向。一組活動完成后，兩名同學互換身份感受活塞的運動。活動結束，完成導學案的第三題。稍后教師派代表上臺闡述體積和壓力的關系。 學生總結： 規律1：一定的條件下，氣體體積變小， 壓力升高。 規律2：一定的條件下，氣體體積變大， 壓力降低。 教師總結： 胸廓縮小時，胸腔內氣體體積變小，壓力升高，氣體排除肺部，完成呼氣。 胸廓擴大時，胸腔內氣體體積變大，壓力下降，氣體進入肺部，完成吸氣。 設疑過渡： 1、氣體到達肺泡后，又會與肺泡周圍的毛細血管進行哪些氣體交換？ 2、為什么氧氣能夠自覺地從肺泡往毛細血管里走，二氧化碳又為什么自覺地從毛細血管往肺泡里走？ 舉例：教師在前排噴灑花露水，后排同學聞不到香味，課時過段時間后排同學就能夠聞到了，這是為什么？說明了什么？ 教師總結肺地換氣是由于濃度差引起地氣體擴散，所以在肺泡周圍地毛細血管中由靜脈血變為動脈血。 教師引導學生回憶紅細胞的作用，引出氧氣能和紅細胞中含鐵的血紅蛋白結合，形成氧合血紅蛋白，從而運輸氧氣。同時PPT中呈現相關視頻，引導學生觀察視頻中二氧化碳的運輸方式。 由于該部分內容與肺的換氣原理相同，PPT中呈現相應的表格，讓學生自己總結并解釋原理。 學生積極參與并體驗。 學生思考后回答：因為我們的鼻腔內有嗅覺細胞。 學生動手做筆記。 根據思考題，認真閱讀課本內容，找到了答案的地方用橫線劃出。 認真傾聽并思考胸廓的結構，將導學案錯誤的地方進行修正。 學生積極做老師提示的動作，深呼吸，感受胸廓的變化，并進行總結。 學生認真觀察、思考。 認真觀察老師的演示模型，在教師的引導下討論得出結論。 觀察，思考， 與生活實際例子相結合 學生積極參與體驗活動的全過程。 學生回答：氧氣和二氧化碳。 學生回答：香味從濃度高地地方向濃度低的方向擴散。 學生認真觀察，思考。 學生自己總結 設置情境，激發興趣。 通過復習，導入新課。 問題串的問題環環相扣，緊密聯系，層層導入，引發學生不斷思考。 培養學生的閱讀能力和自主學習能力。 采用比喻地方法，用貼近生活的實例“足球”比喻成胸廓，采取類比的方式將胸廓的概念直觀化。 通過切身體會，明確學習內容。 一系列問題串激發學生的求知欲使每一個問題都順理成章的得出，有助于學生獲取知識。 利用形象、客觀的比喻來刺激學生的潛在思維能力，突破教學中“重點和難點知識”，完成知識的遷移。 體驗模型演示的可操作性，并培養觀察能力和分析問題的能力。 知識拓展：培養學生知識遷移能力，學以致用。 培養學生的小組合作精神，鍛煉學生分析問題的能力。 通過知識的遷移，使學生理解教學中難點知識。 與現場活動相聯系，加深學生對抽象知識的理解。 培養學生觀察與歸納的能力。 回顧所學知識，及時并鞏固新知識。
課堂總結 通過概念圖總結這節課學到的知識，最后，課堂講評并布置相關練習。 學生回顧知識點，完成導學案中的概念圖。 培養學生對知識的歸納、梳理的能力，幫助學生建構知識框架。
板書設計 第十章 人體的能量供應 第二節 人體細胞獲得氧氣的過程
教學反思
本節課始終圍繞著“在循環系統的參與下，通過肺通氣、肺部氣體交換、組織細胞處氣體交換等過程，細胞獲得氧氣”這個上位概念展開，采用不同的教學方法來凸顯重要概念。
本節課采用了導學案，在理念上模仿了翻轉課堂的先學后教的方式，通過學生自主閱讀課本并完成相應習題，達到對知識的傳遞，又通過課堂的講解來內化知識并訂正練習，同時培養學生的自學能力。
由于胸腔和胸腔的概念較為抽象，本節課采用比喻地方式將其形象地比喻為足球。利用形象、客觀的擬人化手段來刺激學生的潛在思維能力，突破教學中“重點和難點知識”，完成知識的遷移。
采用物理模型的建構來凸顯重要概念的傳遞，通過模型的仿真模擬使學生能夠直觀地感受實驗結果，更好地理解重難點，同時在學習的過程中培養學生知識的遷移能力，提高學生建模意識。
氣體擴散的原理采用現場噴花落水的活動通過類比推理的方式講解，讓學生擁有切身體會，從而更加深刻地理解重要概念。
不足之處：教學過程中，粉筆字應采用不同顏色標注，以體現本節課的重要內容；對于學生在活動時間外使用活動材料的行為應適當給予提醒；本節課可以采用氧氣和二氧化碳在不同結構中含量變化的物理模型進行復習，使學生對本節課內容印象更加深刻。

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